MIMO радиолокатор на базе линейно-частотно модулированных сигналов с медленной фазокодовой манипуляцией

Авторы

Мелёшин Ю. М.^*, Хасанов М. С.^**, Карпов В. Н.^***, Лялин К. С.^****

Национальный исследовательский университет «Московский институт электронной техники», площадь Шокина, 1, Москва, Зеленоград, 124498, Россия

*e-mail: i@imym.ru
**e-mail: khaes@yandex.ru
***e-mail: vadimkarpov@icloud.com
****e-mail: ksl@miee.ru

Аннотация

В работе представлена архитектура радиолокационной станции непрерывного излучения с многоканальным входом и многоканальным выходом (MIMO РЛС) на базе сигналов с непрерывной линейной частотной модуляцией (ЛЧМ, FMCW), в которой ортогональность сигналов на передающих антенных элементах обеспечивается за счет разработанного алгоритма знакопеременного формирования и обработки ЛЧМ сигналов. Предложено два способа формирования и обработки сигналов в такой системе. Показана возможность формирования виртуальной антенной решетки и пространственной селекции целей с использованием разработанной системы.

Ключевые слова:

MIMO, линейно-частотная модуляция, виртуальная антенна решетка, радиолокатор

Библиографический список

1. Макаренко С.И., Тимошенко А.В., Васильченко А.С. Анализ средств и способов противодействия беспилотным летательным аппаратам. Часть 1. Беспилотный летательный аппарат как объект обнаружения и поражения // Системы управления, связи и безопасности. 2020. № 1. С. 109-146. DOI: 10.24411/2410-9916-2020-10105
2. Ананенков А.Е., Марин Д.В., Нуждин В.М., Расторгуев В.В., Соколов П.В. К вопросу о наблюдении малоразмерных беспилотных летательных аппаратов // Труды МАИ. 2016. № 91. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=75540
3. Скрябин Ю.М., Потехин Д.С. Определение траектории горизонтального пролета беспилотного летательного аппарата через линию электростатических датчиков // Труды МАИ. 2019. № 106. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=105747
4. Сычев М.И., Фесенко С.В. Оценивание координат и параметров движения воздушных судов по информации от радиолокационных средств наблюдения // Труды МАИ. 2015. № 83. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=62280
5. Кваснов А.В., Гладилин П.Е., Першуткин А.Э. Методика распознавания неподвижных групповых объектов по радиолокационному изображению на основе искусственных нейронных сетей // Успехи современной радиоэлектроники. 2020. Т. 74. № 8. С. 63-71.
6. Сенцов А.А., Поляков В.Б., Иванов С.А., Помозова Т.Г. Метод перехвата малоразмерных и малозаметных беспилотных летательных аппаратов // Труды МАИ. 2023. № 129. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=173033. DOI: 10.34759/trd-2023-129-21
7. Пальгуев Д.А., Пархачев В.В., Пиунов К.Н. и др. Распознавание воздушных объектов типа "птицы" по траекторным признакам // Радиотехнические и телекоммуникационные системы. 2022. № 4 (48). С. 39-50.
8. Андрющенко М.С., Голик А.М., Сахнов С.А. Радиолокационные характеристики беспилотных летательных аппаратов мультикоптерного типа, представляющих угрозу объектам охраны войск национальной гвардии Российской Федерации // Вопросы оборонной техники. Серия 16: Технические средства противодействия терроризму. 2023. № 7-8 (181-182). С. 44-49.
9. Нечаев Е.Е., Большаков Ю.П. Ретроспективный обзор создания и развития наземных радиолокационных станций целеуказания в России (Часть 1) // Научный вестник Московского государственного технического университета гражданской авиации. 2006. № 98. С. 108-131.
10. Везарко Д.А., Чечельницкий А.С., Коптев В.А., Халматов Б.М. Анализ радиолокационных систем обнаружения малоразмерных беспилотных летательных аппаратов // Международный журнал гуманитарных и естественных наук. 2024. № 3-2(90). С. 156-160.
11. Черняк В.С. О новых и старых идеях в радиолокации: MIMO РЛС // Успехи современной радиоэлектроники. 2011. № 2. С. 5-20.
12. Чапурский В.В. Обработка сигналов в многочастотных радиолокационных системах с антеннами из пространственно-распределенных передающих и приемных элементов // Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. Серия Приборостроение. 2008. № 3 (72). С. 69-79.
13. Переверзев А.Л., Лялин К.С., Мелёшин Ю.М. и др. Разработка MIMO-радара на базе ФКМ-сигналов // Наноиндустрия. 2022. Т. 15. № S8-1 (113). С. 54-58. DOI: 10.22184/1993-8578.2022.15.8s.54.58
14. X. Li, X. Wang, Q. Yang and S. Fu. Signal Processing for TDM MIMO FMCW Millimeter-Wave Radar Sensors // IEEE Access, 2021, vol. 9, pp. 167959-167971. DOI: 10.1109/ACCESS.2021.3137387
15. W. Wang et al. Wideband Gain Enhancement of MIMO Antenna and Its Application in FMCW Radar Sensor Integrated With CMOS-Based Transceiver Chip for Human Respiratory Monitoring // IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 2023, vol. 71, no. 1, pp. 318-329. DOI: 10.1109/TAP.2022.3222802
16. Sit Y.L., Li G., Manchala S., Afrasiabi H., Sturm C., Lubbert U. BPSK-based MIMO FMCW automotive-radar concept for 3D position measurement // 15th European Radar Conference (EuRAD), 2018, Madrid, Spain, pp. 289-292. DOI: 10.23919/EURAD.2018.8546657
17. Чапурский В.В. Получение радиоголографических изображений объектов на основе разреженных антенных решеток типа MIMO с одночастотным и многочастотным излучением // Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. Серия Приборостроение. 2011. № 4 (85). С. 72-91.
18. Pan M., Chen B. MIMO high frequency surface wave radar using sparse frequency FMCW signals // International Journal of Antennas and Propagation, 2017. pp. 1-16. DOI: 10.1155/2017/7514916
19. Hinz J., Zölzer U. A MIMO FMCW radar approach to HFSWR // Advances in Radio Science, 2011, vol. 9, pp. 159-163. DOI: 10.5194/ARS-9-159-2011
20. Khasanov M.S., Meleshin Y.M., Karpov V.N. Investigation into FMCW MIMO Radar Design Based on Fast Phase Coded Waveforms // 26th International Conference on Digital Signal Processing and its Applications (DSPA), 2024, pp. 1-4
21. Kumbul U., Petrov N., Vaucher C.S., Yarovoy A. Phase-coded FMCW for coherent MIMO radar // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 2023, vol. 71, no. 6, pp. 2721-2733. DOI: 10.1109/TMTT.2022.3228950
22. Булыгин М.Л., Муллов К.Д. Формирователь зондирующего сигнала для радиолокатора с синтезированной апертурой // Труды МАИ. 2015. № 80. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=57040
23. Hyun E., Oh W., Lee J. -H. Two-Step Moving Target Detection Algorithm for Automotive 77 GHz FMCW Radar // 2010 IEEE 72nd Vehicular Technology Conference - Fall, Ottawa, ON, Canada, 2010, pp. 1-5. DOI: 10.1109/VETECF.2010.5594417
24. Майоров Д.А. Применение сигналов с перестройкой частоты в интересах селекции движущихся целей // Труды МАИ. 2012. № 52. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=29549

Скачать статью